Kartoffeln mit Resistenz gegen Kraut- und Knollenfäule

Das Wichtigste in Kürze

• Die Kraut- und Knollenfäule führt zu grossen Ernteausfällen im Kartoffelanbau.
• Um Kartoffeln vor der Krankheit zu schützen, werden sie jährlich mehrmals mit Fungiziden behandelt.
• Resistente Sorten zu züchten, die alle Ansprüche in Bezug auf Geschmack, Verarbeitungsfähigkeit, Haltbarkeit, usw. erfüllen, ist eine grosse Herausforderung.
• Etablierte Sorten, die mittels CRISPR/Cas verändert wurden, haben sich unter Versuchsbedingungen als robust gegen Kraut- und Knollenfäule erwiesen.

Herausforderung

Die Kraut- und Knollenfäule ist vor allem durch die grosse Hungersnot in Irland bekannt, der im 19. Jahrhundert etwa eine Million Menschen zum Opfer fielen. Aber auch heute noch sind grosse Schäden im Kartoffelanbau dieser Krankheit geschuldet. Im nasskalten Sommer 2021 breitete sie sich in der ganzen Schweiz aus und führte insbesondere bei Biokartoffeln zu grossen Ertragsausfällen (Ref). Die Krankheit wird vom Erreger Phytophthora infestans verursacht, der im Frühjahr einzelne Stauden infiziert und sich dann in Windrichtung auf den Kartoffelfeldern verbreitet. Die Infektion befällt zuerst das Kraut und greift dann auf die Knollen über. Bei feuchtwarmer Witterung kann ein befallener Kartoffelbestand innert weniger Tage zusammenbrechen (Ref).

Aktuelle Strategie

Um Kartoffeln vor der Kraut- und Knollenfäule zu schützen, werden sie jährlich sieben- bis achtmal, in sehr nassen Jahren bis zu zwölfmal, mit synthetischen Fungiziden (im konventionellen Anbau) oder mit Kupferfungiziden (im Biolandbau) behandelt. Als Präventivmassnahmen haben sich die Verwendung von gesundem Saatgut und die Entfernung von Durchwuchskartoffeln aus dem Vorjahr bewährt. Ausserdem gibt es einzelne robustere Sorten, wie zum Beispiel ‘Vitabella’, ‘Acoustic’ und ‘Twinner’ (Ref), die zumindest in Feldversuchen deutlich seltener mit Fungiziden behandelt werden mussten (Ref).

Potential der neuen Züchtungsverfahren

Die Ansprüche an das Aussehen und den Geschmack sowie die Transport-, Lager- und Verarbeitungsfähigkeit von Kartoffelsorten sind sehr hoch. Je nach Verwendungszweck werden auch bestimmte Grössen und Konsistenzen vorausgesetzt. Beim Einkreuzen von Resistenzen aus Wildkartoffeln werden fast immer auch unerwünschte Eigenschaften übertragen, wie zum Beispiel ein hoher Gehalt an den giftigen Glykoalkaloiden. Diese können zwar durch Rückkreuzungen teilweise oder ganz entfernt werden, aber das dauert viele Jahre. Bisher konnten sich nur einzelne robuste Sorten auf dem Markt etablieren. Ausserdem verändert sich der Krankheitserreger schnell und ist dadurch in der Lage, auch vormals resistente Sorten zu befallen. Die Genom-Editierung bietet die Möglichkeit, Sorten, die sich auf dem Markt bewährt haben, in relativ kurzer Zeit resistenter zu machen, ohne die vorteilhaften Eigenschaften zu beeinträchtigen.

Entwicklungsstand

Mit CRISPR/Cas laufen erste Versuche zur Verbesserung der Phytophthora-Resistenz. So konnte zum Beispiel unter Versuchsbedingungen gezeigt werden, dass Kartoffeln der Sorte ‘Desirée’ durch das Ausschalten von zwei Genen deutlich widerstandsfähiger gegen Phytophthora-Befall gemacht werden konnten, ohne das Wachstum der Kartoffeln zu beeinträchtigen (Ref).

Ausblick

Sollten sich die Genom-editierten Pflanzen auch unter Feldbedingungen bewähren, hätten sie das Potential, Ernteausfälle bei Kartoffeln zu verhindern und gleichzeitig den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren. Zudem könnten verschiedene Resistenzmechanismen kombiniert werden, um die Überwindung der Resistenz durch Phytophthora deutlich zu erschweren.